Kuppelbauten gehören zu den faszinierendsten aber auch aufwändigsten Bauwerken in der Architektur. Jetzt haben Wiener Bauingenieure ein neues Verfahren entwickelt, das den Bau vereinfacht, indem es eine Verschalung überflüssig macht. Ihre Lösung: Die Herstellung der Kuppel „scheibchenweise“. Mit dieser Methode könnte der Bau der statisch sehr anspruchsvollen Konstruktionen wieder „in“ werden.
Kuppeln zu bauen übte seit jeher Faszination aus, weil sie bautechnisch eine große Herausforderung bedeuten. Das Schwierigste daran: die Statik. Bereits in der Antike und im Mittelalter wurden sehr massive Kuppeln gebaut, ihre dünneren Nachfolgerinnen erlebten in den 30er und 40er Jahren des vorigen Jahrhunderts ihre Hochblüte – Beispiele dafür sind das Zeiß Planetarium in Jena oder die Großmarkthalle in Leipzig.
Inzwischen allerdings sind die Kuppelbauten aus mehreren Gründen aus der Mode gekommen: Konstruktionsbedingt war die Verwendung einer Schalung erforderlich. Das war materialintensiv, teuer und aufwändig. Bauingenieure des Instituts für Stahlbeton- und Massivbau der TU Wien wollen dem Kuppelbau aber wieder zu neuer Renaissance verhelfen. Was liegt näher, als auf die Schalung zu verzichten? Bei der bereits patentierten „Scheibentechnologie“ entsteht grob gesprochen aus einer Scheibe eine Kuppel. Man benötigt dazu nur eine Pumpe und ein seilähnliches Spannglied, wie sie bei Sesselliften und Seilbahnen verwendet werden. Damit die neue Technik funktioniert, braucht man flüssiges Material wie Beton oder Wasser – es muss nur irgendwann aushärten.
Mit Pumpe und Spannglied zur Kuppel
Mit Beton ist das Institut für Stahlbeton- und Massivbau bestens vertraut und hat sich daher in den ersten Versuchen zuerst an den Bau von Betonkuppeln herangewagt. Als das gelungen ist, galt der Ehrgeiz der Erzeugung von Eiskuppeln.
Das grundsätzliche Patentrezept des neuen Kuppelbaus ohne Schalung: flüssiges Material wird auf flachem Untergrund in eine Scheibenform gegossen und härtet dort aus. Rund um die Scheibe liegt ein Spannglied, das zusammengezogen wird. Gleichzeitig wird die Scheibe in der Mitte aufgepumpt. Durch beides – Druck und Zug – entsteht dann die Kuppel. Ganz ohne Bewehrung, d.h. die Einarbeitung von Material in Werkstoffe und Bauteile, damit diese belastbarer sind, geht es aber nicht. Während bei der Betonkuppel Bewehrungsstäbe verwendet wurden, ließ man sich extra für die Eiskuppel von der TU-Dresden durchsichtiges Glasfasergewebe anfertigen.
Die im Labor an der TU Wien erzeugten Kuppeln haben einen Durchmesser von etwas mehr als fünf Metern und sind rund 90 Zentimeter hoch. „In der Praxis kann man mit unserer Technologie Beton-Kuppeln bis zu 80 Metern Durchmesser erzeugen, bei Eis sind es 30 Meter,“ erläutert Johann Kollegger, Vorstand des Instituts für Stahlbeton- und Massivbau der TU Wien, einen möglichen Einsatz für die Praxis.
„Kuppeln üben schon grundsätzlich auf Bauingenieure großen Reiz aus. Wenn es jedoch um Eis geht, geraten sie geradezu ins Schwärmen. Aus der vielleicht als Spielerei abgetanen Laborarbeit können jedoch wichtige Rückschlüsse für die numerische Simulation und für den Bau von großen Schalentragwerken gewonnen werden“, argumentiert Johann Kollegger die Beforschung des Eiskuppelbaus.
(Technische Universität Wien, 28.07.2004 – NPO)
